字符设备注册与注销

news2024/11/15 7:33:20

1、对于字符设备驱动而言，当驱动模块加载成功以后需要注册字符设备，同样，卸载驱动模块的时候也需要注销掉字符设备。字符设备的注册和注销函数原型如下所示

static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,
                                    const struct file_operations *fops)
static inline void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name)

register_chrdev 函数用于注册字符设备，此函数一共有三个参数

major：主设备号，Linux 下每个设备都有一个设备号，设备号分为主设备号和次设备号两部分，关于设备号后面会详细讲解。

name：设备名字，指向一串字符串。

fops：结构体 file_operations 类型指针，指向设备的操作函数集合变量。

unregister_chrdev 函数用户注销字符设备，此函数有两个参数

major：要注销的设备对应的主设备号。

name：要注销的设备对应的设备名。

2、一般字符设备的注册在驱动模块的入口函数 xxx_init 中进行，字符设备的注销在驱动模块的出口函数 xxx_exit 中进行。

1 static struct file_operations test_fops;
2
3 /* 驱动入口函数 */
4 static int __init xxx_init(void)
5 {
6     /* 入口函数具体内容 */
7     int retvalue = 0;
8
9     /* 注册字符设备驱动 */
10     retvalue = register_chrdev(200, "chrtest", &test_fops);
11     if(retvalue < 0){
12     /* 字符设备注册失败,自行处理 */
13     }
14     return 0;
15 }
16
17 /* 驱动出口函数 */
18 static void __exit xxx_exit(void)
19 {
20     /* 注销字符设备驱动 */
21     unregister_chrdev(200, "chrtest");
22 }
23
24 /* 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 */
25 module_init(xxx_init);
26 module_exit(xxx_exit);

第 1 行，定义了一个 file_operations 结构体变量 test_fops，test_fops 就是设备的操作函数集合，只是此时我们还没有初始化 test_fops 中的 open、release 等这些成员变量，所以这个操作函数集合还是空的。

第 10 行，调用函数 register_chrdev 注册字符设备，主设备号为 200，设备名字为“chrtest”， 设备操作函数集合就是第 1 行定义的 test_fops。要注意的一点就是，选择没有被使用的主设备号，输入命令“cat /proc/devices”可以查看当前已经被使用掉的设备号

图中可以列出当前系统中所有的字符设备和块设备，其中第 1 列就是设备对应的主设备号。200 这个主设备号在我的开发板中并没有被使用，所以我这里就用了 200 这个主设备号。第 21 行，调用函数 unregister_chrdev 注销主设备号为 200 的这个设备。

3、实现设备的具体操作函数

file_operations 结构体就是设备的具体操作函数，我们定义了 file_operations结构体类型的变量test_fops，但是还没对其进行初始化，也就是初始化其中的open、 release、read 和 write 等具体的设备操作函数。

能够对 chrtest 进行打开和关闭操作

设备打开和关闭是最基本的要求，几乎所有的设备都得提供打开和关闭的功能。因此我们需要实现 file_operations 中的 open 和 release 这两个函数

对 chrtest 进行读写操作

假设 chrtest 这个设备控制着一段缓冲区(内存)，应用程序需要通过 read 和 write 这两个函数对 chrtest 的缓冲区进行读写操作。所以需要实现 file_operations 中的 read 和 write 这两个函数。

1     /* 打开设备 */
2 static int chrtest_open(struct inode *inode, struct file *filp)
3 {
4     /* 用户实现具体功能 */
5     return 0;
6 }
7 
8     /* 从设备读取 */
9 static ssize_t chrtest_read(struct file *filp, char __user *buf, 
size_t cnt, loff_t *offt)
10 {
11     /* 用户实现具体功能 */
12     return 0;
13 }
14
15     /* 向设备写数据 */
16 static ssize_t chrtest_write(struct file *filp,const char __user *buf,
size_t cnt, loff_t *offt)
17 {
18     /* 用户实现具体功能 */
19     return 0;
20 }
21
22 /* 关闭/释放设备 */
23 static int chrtest_release(struct inode *inode, struct file *filp)
24 {
25     /* 用户实现具体功能 */
26     return 0;
27 }
28
29 static struct file_operations test_fops = {
30     .owner = THIS_MODULE, 
31     .open = chrtest_open,
32     .read = chrtest_read,
33     .write = chrtest_write,
34     .release = chrtest_release,
35 };
36
37 /* 驱动入口函数 */
38 static int __init xxx_init(void)
39 {
40     /* 入口函数具体内容 */
41     int retvalue = 0;
42
43     /* 注册字符设备驱动 */
44     retvalue = register_chrdev(200, "chrtest", &test_fops);
45     if(retvalue < 0){
46     /* 字符设备注册失败,自行处理 */
47     }
48     return 0;
49 }
50
51 /* 驱动出口函数 */
52 static void __exit xxx_exit(void)
53 {
54     /* 注销字符设备驱动 */
55     unregister_chrdev(200, "chrtest");
56 }
57
58 /* 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 */
59 module_init(xxx_init);
60 module_exit(xxx_exit);

我们编写了四个函数：chrtest_open、chrtest_read、chrtest_write 和 chrtest_release。这四个函数就是 chrtest 设备的 open、read、write 和 release 操作函数。第 29 行~35 行初始化 test_fops 的 open、read、write 和 release 这四个成员变量。

4、添加 LICENSE 和作者信息

最后我们需要在驱动中加入 LICENSE 信息和作者信息，其中 LICENSE 是必须添加的，否则的话编译的时候会报错，作者信息可以添加也可以不添加。LICENSE 和作者信息的添加使用如下两个函数：

MODULE_LICENSE() //添加模块 LICENSE 信息

MODULE_AUTHOR() //添加模块作者信息

结合上次示例代码加入 LICENSE 和作者信息，完成以后的内容如下：

1 /* 打开设备 */
2 static int chrtest_open(struct inode *inode, struct file *filp)
3 {
4      /* 用户实现具体功能 */
5         return 0;
6 }
......
57
58 /* 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 */
59 module_init(xxx_init);
60 module_exit(xxx_exit);
61
62 MODULE_LICENSE("GPL");
63 MODULE_AUTHOR("hsj");